[发明专利]用于压电陶瓷力电耦合条件下的动态疲劳性能测试方法

权利要求书

1.一种用于压电陶瓷力电耦合条件下的动态疲劳性能测试方法，其使用的测试装置包括上导向模(2)，在上导向模(2)上设有高精度载荷传感器(1)，上导向模(2)设于下导向模(3)上，在下导向模(3)的下方设有下承载模(7)，待测试的样品(5)置于下承载模(7)上，在下导向模(3)与下承载模(7)之间设有上承载模(6)，压杆(4)的一端穿过下导向模(3)后连接上导向模(2)，另一端位于样品(5)的上方，在样品(5)的下方设有高精度位移传感器(8)，高精度位移传感器(8)设于下承载模(7)的内孔内，下导向模(3)、压杆(4)及下承载模(7)由良好导电的金属材料制得，下导向模(3)及下承载模(7)分别连接高压电源(9)的正极及负极，上承载模(6)由透明的绝缘的树脂材料制得，其特征在于，步骤为：

步骤1、由高压电源(9)通过下导向模(3)及下承载模(7)向样品(5)施加电场；

步骤2、通过压杆(4)向样品(5)施加力场直至样品(5)断裂，施加力场时，采用不同的加载速率，不同的加载速率对应不同的采样频率，以不同采样频率记录通过高精度载荷传感器(1)及高精度位移传感器(8)在不同的加载速率下得到的位移和载荷，随后得到不同的加载速率所对应的不同断裂强度σ_f，根据断裂强度σ_f的对数与加载速率的对数之间的线性关系，得到裂纹扩展指数；

步骤3、根据裂纹扩展指数，计算得到不同断裂强度所对应的样品寿命点，以寿命为X轴，断裂强度为Y轴建立直角坐标系，在该坐标系中标出不同断裂强度所对应的寿命，将所有点拟合成一条直线，即为强度-寿命曲线，通过该曲线就可以得到在一定力电耦合条件下所对应的使用寿命。

2.如权利要求1所述的一种用于压电陶瓷力电耦合条件下的力学性能测试方法，其特征在于：所述断裂强度σ_f的计算步骤为：根据所述位移和载荷绘制位移-载荷曲线，在该曲线中找出样品(5)断裂时加载的最大载荷P，则：

其中，a为所述下承载模(7)的内孔直径，b为所述压杆(4)的直径，t为所述样品(5)的厚度，γ为所述样品(5)的泊松比。

3.如权利要求1所述的一种用于压电陶瓷力电耦合条件下的力学性能测试方法，其特征在于：在步骤2中，测量至少3个样品(5)，不同的加载速率所对应的不同断裂强度σ_f为同一的加载速率下所有样品(5)的断裂强度σ_f的均值，在步骤3中，剩余寿命为同一的加载速率下所有样品(5)的剩余寿命。

4.如权利要求2至3中任一项所述的一种用于压电陶瓷力电耦合条件下的力学性能测试方法，其特征在于：所述样品(5)为圆片或方片，其厚度为0.3-0.7mm，圆片直径为10mm，方片边长为10mm。

5.如权利要求2至3中任一项所述的一种用于压电陶瓷力电耦合条件下的力学性能测试方法，其特征在于：所述电场为交流电场，其幅值范围为0～700V/mm。

6.如权利要求2至3中任一项所述的一种用于压电陶瓷力电耦合条件下的力学性能测试方法，其特征在于：所述力场的加载速率为0.0002～5mm/min，所述采样频率为1～500pt/s。